JPH0343638A - 燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアルコール混合燃料を用いたエンジンに適用す
る燃料噴射制御装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、自動車用エンジンの燃料としては純正ガソリン
が使用されるが、メタノールからなるアルコールを混合
しであるアルコール混合ガソリンが使用される場合があ
る。そして、純正ガソリンとアルコール混合ガソリンと
を比較すると、当然にオクタン価も変ってくるから、エ
ンジンにつぃての燃料噴射量、点火時期等も異なってく
ることになり、アルコール混合燃料用のエンジンが搭載
されている。

ここで、純正ガソリンを用いた場合の基本噴射量Ｔ、に
ついてみると、吸入空気量をＱ、エンジン回転数をＮ、
定数をＫとすると、基本噴射量Ｔｐは、 Ｔ、＝ＫＸＱ／Ｎ　　　　−・・・・・　　（１）とし
て演算される。そして、基本噴射量ＴＰを、水温センサ
、酸素センサ等の各種センサ、エンジンスイッチ、スロ
ットルバルブスイッチ等の各種スイッチからの信号に基
づいて補正し、最終的に噴射弁による燃料噴射量ＴＩを
、 Ｔ’＋　＝Ｔｐ　ＸａＸａ’　ＸＣ０ＥＦ　＋Ｔｓ　・
−（ｚ）ただし、　　α：空燃比フィードバック補正係
数α′　：基本空燃比学習補正係数 ＣｏＦ：ｒ：各種補正係数 Ｔ３　：バッテリ電圧補正係数 として演算する。この際、酸素センサからの酸素濃度信
号に基づき、空燃比フィードバック補正係数αを補正す
ると共に、基本噴射量ＴＰとエンジン回転数Ｎとから基
本空燃比学習補正係数α′を学習補正することにより、
空燃比（空気と燃料の重量比）Ａ／Ｆが１５：１となる
ように制御している。

このように、純正ガソリンの空燃比Ａ／Ｆは１５：１で
あるが、アルコール混合ガソリンの空燃比は第６図に示
すような特性となり、アルコール濃度が１００％では空
燃比は６：１となることが知られている。

従って、アルコール混合ガソリンを使用する場合には、
（２）式から燃料噴射量ＴＩを、ＴＩ＝Ｃｘ　ｘＴｐ　
ｘ（２ｘＱ′　ＸＣ０ＥＦ　＋’ｌ’。

・・・・・・（３） ただし、ＣＫ　：アルコール濃度によって定まる定数 として演算する必要がある。

ここで、アルコール混合ガソリン中のアルコール濃度を
検出するアルコールセンサとしては、ガソリンとアルコ
ールが有する固有抵抗値からアルコール濃度を検出する
抵抗式アルコールセンサ、アルコール混合ガソリン中の
誘電率からアルコール濃度を検出する静電容量式アルコ
ールセンサ、光の透過光量を利用した光学的アルコール
センサ等が検討されている。これら各アルコールセンサ
のうち、例えば抵抗式アルコールセンサは、第７図に示
すように、流路となる配管ａの途中に一対の電極す、ｃ
を所定寸法離間して対向配設し、該電極す、ｃ間に介在
するアルコール混合ガソリンｄのアルコール濃度が高く
なると抵抗値が低下することに基づき（第８図参照）、
該電極す、ｃと電圧検出抵抗ｅとを直流型ｔＡｆに直列
接続し、該電圧検出抵抗ｅから導出された出力電圧Ｅの
変化からアルコール濃度を検出するようになっている。

即ち、アルコール濃度Ｃが高くなると電極ｂＣの抵抗値
が低下するから、電圧検出抵抗ｅからの出力電圧Ｅは、
第９図に示す如く、アルコール濃度Ｃに正比例した検出
電圧として導出することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、アルコール混合ガソリン使用の自動車におい
ては、アルコール濃度に応じて空燃比が６＝１〜１５：
１までの間で約３倍の相違がある。

一方、アルコールセンサが故障した場合には第９図に実
線で示す特性の出力電圧Ｅを出力することはできず、第
９図中に点線で示す如く、アルコール濃度に関係なく、
アルコール濃度Ｏ％のときの所定の下限電圧Ｅ１以下ま
たはアルコール濃度１００％のときの上限電圧８２以上
を出力してしまうことがある。ここで、前記下限電圧Ｅ
１とはアルコール濃度Ｃが０％のときの正常な出力電圧
よりも低い値をいい、前記上限電圧Ｅ２とはアルコール
濃度Ｃが１００％のときの正常な出力電圧よりも高い値
をいう。

このように、アルコールセンサが故障し、正常な検出電
圧を出力しえない場合には、（３）式による燃料噴射Ｉ
Ｔ、を演算することができない。即ち、下限電圧Ｅ１以
下の検出電圧であるときには、ガソリン濃度が１００％
とし演算され、逆に上限電圧Ｅ２以上の検出電圧である
ときには、アルコール濃度が１００％として演算されて
しまう。この結果、正常なエンジン制御を行なうことが
できず、安全走行が阻害され、事故の原因となるという
問題点がある。

このような問題点を解決するには、アルコールセンサが
正常に作動している状態のアルコール濃度を記憶し、ア
ルコールセンサの故障後にもこの正常時のアルコール濃
度に固定して燃料噴射量の制御を行ない、自動車の走行
を行なわせることができる。

しかし、長距離走行時のように途中でアルコール濃度の
異なるアルコール混合ガソリンを給油した場合、または
メタノール１００％のアルコールや純正ガソリンを給油
した場合には、燃料タンク内のアルコール濃度が大幅に
変ってしまい、適正な噴射量制御を行なうことができな
いという新たな問題点が発生する。

本発明はこのような従来技術の未解決な問題点に鑑みな
されたもので、アルコール濃度検出手段が故障した後に
新燃料を給油した場合にも高精度な燃料噴射制御を行な
うことができるようにした燃料噴射制御装置を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段１ 上記目的を達成するために、本発明は、第１図の機能ブ
ロック図に示すように、アルコール混合燃料を貯える燃
料タンクと、該燃料タンク内の燃料を吐出する燃料ポン
プと、燃料配管を介して該燃料ポンプから供給された燃
料をエンジンに噴射する噴射弁とからなる燃料噴射制御
装置において、前記燃料タンク内の残量を検出する残量
検出手段と、前記燃料タンク、燃料ポンプおよび燃料配
管を含む燃料供給系統内の所望位置に設けられ、燃料中
のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と
、該アルコール濃度検出手段による検出濃度が正常な検
出範囲を逸脱し、該アルコール濃度検出手段が故障した
か否かを判定する故障判定手段と、該故障判定手段がア
ルコール濃度検出手段が故障したと判定した後に給油が
行なわれたか否かを判定する給油判定手段と、該給油判
定手段によって給油が行なわれたと判定したときには、
前記残量検出手段によって検出された給油前の残量及び
新たな給油量、給油された油種および前記アルコール検
出手段で検出された故障前のアルコール濃度から新燃料
のアルコール濃度を演算するアルコール濃度演算手段と
、該アルコール濃度演算手段によって演算された新燃料
のアルコール濃度に基づいて前記噴射弁による燃料噴射
制御を行なわせる故障時噴射制御手段とから構成したこ
とを特徴とする。

〔作用〕

このように構成することにより、故障判定手段がアルコ
ール濃度検出手段が故障したものと判定した後に、給油
判定手段が所定液種の燃料を給油したと判定したときに
は、アルコール濃度演算手段が、燃料タンク内の新燃料
のアルコール濃度を演算し、故障時噴射制御手段はこの
演算されたアルコール濃度で燃料噴射量を演算し、噴射
弁を作動する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第２図ないし第５図を参照しつ
つ、詳細に説明する。

第２図ないし第４図は本発明の第１の実施例を示す。

同図において、１は自動車のエンジンで、該エンジン１
には燃焼室にアルコール混合ガソリンを噴射する噴射弁
２が設けられると共に外気を吸気するインティクマニホ
ールド３が設けられ、吸気フィルタ４との間には吸入空
気量を計測するエアフローメータ５が設けられている。

また、エンジン１には排気マニホールド６が設けられ、
該排気マニホールド６には酸素センサ（図示せず）が設
けられている。

７はアルコール混合ガソリンＦを貯える燃料タンクで、
該燃料タンク７内には当該アルコールｌ昆合ガソリンＦ
を吐出する燃料ポンプ８が設けられている。

９は前記燃料ポンプ８に付設されたフロート式の残量計
で、該残量計９は燃料タンク７内に貯えられたアルコー
ル混合ガソリンＦの残量を検出するものである。なお、
前記残量計９は燃料タンク７のタンク形状に拘らず該燃
料タンク７内の残量Ｑに応じた検出信号を出力する構成
としてもよく、または燃料タンク７の液面高さのみを検
出し、別途タンク内残量Ｑを演算する残量演算回路と組
合せてもよい。

１０は燃料配管で、該燃料配管１０の一端は燃料ポンプ
８の吐出側と接続され、その他端は噴射弁２．圧力レギ
ュレータ１１の流入側と接続され、その途中には燃料フ
ィルタ１２．アルコールセンサ１３が設けられている。

一方、前記圧力レギュレータ１１の流出側はリターン配
管１４を介して燃料タンク７と接続されている。ここで
、前記アルコールセンサ１３は燃料配管１０内を流れる
アルコール混合ガソリン８中のアルコール濃度を検出し
、出力電圧Ｅを出力するためのもので、該アルコールセ
ンサ１３としては、例えば第７図に示す抵抗式アルコー
ルセンサ等が用いられる。

また、圧力レギュレータ１１はインティクマニホールド
３内の圧力を制御圧として導くことにより、燃圧と該イ
ンティクマニホールド３内圧力との差が常に一定となる
ように制御するものである。

さらに、１５はマイクロコンピュータ等によって構成さ
れた演算装置で、該演算装置１５は第３図に示すように
入出力制御回路１６、例えばＣＰＵ、ＭＰＵ等で構成さ
れる処理回路１７、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成され
る記憶回路１８を含んで構成されている。そして、入出
力制御回路１６の入力側はエアフローメータ５．残量計
９、アルコールセンサ１３．クランク角センサ１９、酸
素センサ、水温センサ、車速センサ等の各種センサ、エ
ンジンスイッチ、スロットルバルブスイッチ、シフトス
イッチ等の各種スイッチ、およびバッテリ（いずれも図
示せず）と接続され、出力側は噴射弁２．報知器２０等
と接続されている。ここで、前記報知器２０はアルコー
ルセンサ１３の故障を報知するだけでなく、次回の給油
時にはアルコールまたはガソリンのみを給油すべきこと
を報知するもので、例えば給油液種指示ランプ、音声合
成による音声報知器等が適用され、通常運転室内に設け
られる。

また、記憶回路１８には第４図に示す噴射量演算処理用
のプログラムが格納されていると共に、その記憶エリア
１８Ａには現在のアルコール濃度に対する検出電圧Ｅ、
アルコール濃度Ｏ％のときの所定の下限電圧Ｅ、および
アルコール濃度１００％のときの所定の上限電圧Ｅ２、
前回プログラムサイクルの残量値Ｑ、、Ｑ、　、アルコ
ールセンサ１３が故障したときには給油開始時点での給
油前残量Ｑ′等を記憶するようになっている。

さらに、演算装置１５はエアフローメータ５からの吸入
空気ＩＱとクランク角センサ１９からのエンジン回転数
Ｎとによって、（１）式の基本噴射量Ｔｐを演算する基
本噴射量演算機能と、アルコールセンサ１３からのアル
コール検出濃度Ｃに対応する出力電圧Ｅによって、（３
）式から燃料噴射ｆｌｌＴ、を演算する機能と、アルコ
ールセンサ１３の出力電圧Ｅをプログラムサイクル毎に
記憶し、これを下限電圧Ｅ、または上限電圧Ｅ２と比較
し、該アルコールセンサ１３が故障したか否か判定する
故障判定機能と、アルコールセンサ１３が故障したと判
定したときは、記憶されている故障直前のアルコール濃
度Ｃ（出力電圧Ｅ）に固定して燃料噴射制御を行なう故
障時噴射量演算機能と、アルコールセンサ１３が故障し
たときには、報知器２１を作動する故障報知機能と、残
量値Ｑの変化から給油が開始されたか否かを判定する給
油開始判定機能と、給油が開始されたと判定したときそ
れ以前の残量値Ｑを記憶させる機能と、給油後には残量
値Ｑ′の変化から給油が終了したか否かを判定する給油
終了判定機能、給油が終了したときには給油前の残量値
Ｑ′、実給油量（Ｑ’　−Ｑ）　、報知器２０で報知し
た給油油種、およびアルコールセンサ１３の出力値Ｅか
ら新燃料のアルコール濃度Ｃを演算するアルコール濃度
演算機能と、さらに演算したアルコール濃度に基づいて
（３）式から噴射量を演算する機能とを有している。

本実施例はこのように構成されるが、次にその作動につ
いて第４図を９照しつつ述べる。

まず、エンジンスイッチがＯＮとなって処理がスタート
すると、ステップ１で演算装置１５はその処理回路１７
の制御のもとにアルコールセンサ１３から出力電圧Ｅを
読込む。そして、次のステップ２では、演算装置１５は
クランク角センサ１９からのエンジン回転数Ｎ、エアフ
ローメータ５からの吸入空気量Ｑを読込んで（１）式に
よる基本噴射量Ｔｐを演算すると共に、ステップ１で読
込んだ出力電圧Ｅ（アルコール濃度、Ｃ）、その他の各
種センサ、スイッチ等からの信号に基づいて、アルコー
ル混合ガソリンの燃料噴射量ＴＩを演算し、この燃料噴
射量Ｔ、に対応したパルスデューティの噴射パルスを噴
射弁２に出力する。

これにより、燃料タンク７内のアルコール混合ガソリン
Ｆは燃料ポンプ８．燃料配管１０．燃料フィルタ１２．
アルコールセンサ■３等を介して噴射弁２に供給され、
エンジンｌを駆動する。以上のようにして行なわれるス
テップ２の処理が通常の噴射制御である。

このように、ステップ２による通常の噴射制御を行なっ
たら、次のステップ３では記憶回路１８の記憶エリア１
８Ａ内にステップ１で読込んだアルコールセンサ１３か
らの出力電圧Ｅを記憶する。そして、次のステップ４で
は、この出力電圧Ｅを記憶エリア１８Ａ内に格納しであ
る下限電圧Ｅ１１上限電圧Ｅ２と比較し、前記出力電圧
Ｅがこれら各電圧Ｅ、、Ｅ、の範囲内であれば、アルコ
ールセンサ１３は正常に作動しているものと判定し、ス
テップ１に戻って通常の噴射制御を行なう。一方、出力
電圧Ｅが下限電圧Ｅ１以下または上限電圧８２以上であ
れば、アルコール濃度が０〜１００％の範囲を逸脱した
出力電圧であるから、アルコールセンサ１３が故障した
ものと判定する。かくして、ステップ４が本発明の故障
判定手段を構成している。

さて、ステップ４でアルコールセンサＬ３が故障したと
判定したときには、次のステップ５に進み、記憶回路１
８の記憶エリア１８Ａに記憶した故障直前の出力電圧Ｅ
により（３）式による燃料噴射量Ｔ、を演算し、この燃
料噴射量Ｔ、に固定する。即ち、アルコールセンサ１３
が故障したということは、通常の噴射制御を行なうこと
は不可能であるが、ステップ３で故障前のプログラムサ
イクルにおける出力電圧Ｅが記憶されているから、新た
に燃料を給油しない限り、燃料タンク７内のアルコール
混合ガソリンＦのアルコール濃度は、この出力電圧Ｅに
基づく値と変わらないと考えられる。そこで、ステップ
５では故障直前に記憶されたアルコール濃度Ｃによって
（３）式の燃料噴射量Ｔ１を演算するようにして、噴射
制御を固定させる。

また、ステップ５の処理を行なったら次のステップ６に
進み、報知器２０に作動信号を出力し運転者にアルコー
ルセンサ１３が故障した旨およびアルコールのみまたは
ガソリンのみを給油すべき旨を報知する。

次に、ステップ５．６の処理が終了したら、次のステッ
プ７で残量計９から残量値Ｑを読込み、ステップ８で記
憶回路１８から前回プログラムサイクルでの残量値Ｑ０
を読出し、ステップ９で両者の差ΔＱ＝Ｑ−Ｑ、から残
量値Ｑの変化があったか否かを比較し、両者の差がなけ
れば、ステップ７で読込んだ残量値Ｑをステップ１０で
前回プログラムサイクルでの残量値Ｑ０として記憶エリ
ア１８Ａに格納し、ステップ５に戻る。一方、ステップ
９で今回の検出残量値Ｑと前回プログラムサイクルでの
残量値Ｑｏとの差ΔＱが所定値以上であれば、給油を開
始したものと判定する。

次に、ステップ９でｒＹＥＳＪと判定したときには、給
油作業が開始されたものであるから、ステップ１１に移
って給油前残量値Ｑを記憶エリアＬ８Ａに記憶せしめる
。そして、ステップ１２では残量計９から給油が開始さ
れた後の残量値Ｑ′を読み、ステップ１３で前回プログ
ラムサイクルでの残１ｉＱ、’を読出し、ステップ１４
で両者の差ΔＱ′＝Ｑ’　−Ｑ、’　　から残量値Ｑ′
が一定であるか否かを比較し、両者の差が所定値以上で
あれば給油中として、ステップ１２で読込んだ残量値Ｑ
′をステップ１５において前回プログラムサイクルでの
残量値００′として記憶エリア１８Ａに格納し、ステッ
プ１２に戻る。一方、ステップ１４で今回の検出残ＭＱ
′と前回プログラムサイクルでの残量値Ｑ０′との差Δ
Ｑ′が所定値以下であれば給油が終了したものと判定す
る。従ってステップ７〜１５が本発明による給油判定手
段の具体例である。

さて、ステップ１４で給油が終了したと判定したときに
はステップ１６に移り、ステップ１１で記憶した給油前
残量値Ｑ、今回給油に伴なう実給油１１　（＝Ｑ’　−
Ｑ）　、報知器２０で報知した給油油種、ステップ３で
記憶したアルコールセンサ１３の故障前の出力値Ｅ等に
基づいて、給油後の新燃料のアルコール濃度Ｃを演算す
る。従ってステップ１６は本発明のアルコール濃度演算
手段を構成する。

さらに、ステップ１６の演算が行なわれたら、ステップ
１７において、演算した新燃料のアルコール濃度Ｃに基
づき、ステップ２において燃料噴射量を演算する場合と
同様に（１）　、　（２）式によって給油後のアルコー
ル混合ガソリンの燃料噴射量Ｔ、を演算し、この燃料噴
射１ｉＴ、に対応したパルスデューティの噴射パルスを
噴射弁２に出力する。これにより、燃料タンク７内の新
アルコール混合ガソリンＦは燃料ポンプ８．燃料配管ｌ
Ｏ１燃料フィルタ１２．アルコールセンサ１３等を介し
て噴射弁２に供給され、エンジン１を駆動する。従って
、ステップ１７は本発明の故障時噴射制御手段を構成す
る。

かくして、ステップ９〜１５の処理で、報知器２０で報
知した油種のアルコールまたはガソリンを給油したとき
には、ステップ１６の処理で給油後の新燃料のアルコー
ル濃度を演算によって正確に求めることができる。従っ
て、アルコールセンサ１３が故障した後に、燃料タンク
７に給油を行なった場合でも、正確なアルコール濃度に
基づく噴射制御も可能となり、高精度な制御が可能とな
ると共に、オーバリッチ、オーバリーン等によるエンジ
ンストール事故等を防止でき、安全性な高めることかで
きる。

次に、第５図は本発明の第２の実施例を示し、本実施例
の特徴は燃料タンク７の給油口にキャップスイッチが設
けられている車種において、当該キャップスイッチを利
用して給油判定手段を構成したことにある。

即ち、第５図において、ステップ２６において報知器２
０が作動した後にキャップスイッチからの信号を読込み
、ステップ２８でスイッチ信号が出力されたら、給油開
始と判定し、一方ステップ３２でスイッチ信号の出力が
停止したら給油終了と判定するものである。

本実施例はこのように構成されるが、第１の実施例と同
様の効果を有する。

なお、実施例では本発明のアルコール濃度検出手段とし
て抵抗式アルコールセンサを例示したが、静電容量式ア
ルコールセンサ等を用いてもよく、この場合にはこの静
電容量式アルコールセンサの下限出力電圧と上限出力電
圧とから故障判定を行なえばよい。

〔発明の効果〕

本発明による燃料噴射制御装置は以上詳細に述べた如く
であって、アルコール濃度検出手段が故障したか否かを
常時監視し、該アルコール濃度検出手段が故障したとき
には給油が行なわれたか否かを監視し、給油が行なわれ
たときにはアルコール濃度演算手段によって新燃料のア
ルコール濃度を演算によって求め、故障時の燃料噴射制
御を行なわせる構成としたから、アルコール濃度検出手
段が故障していても正確な噴射制御を行なわせることが
でき、また空燃比が大幅に変化してしまうことによる突
然のエンジン停止事故等を未然に防止し、自動車の安全
走行を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図な
いし第４図は本発明の第１の実施例に係り、第２図は本
実施例による燃料噴射制御装置の全体構成図、第３図は
回路構成を示すブロック図、第４図は噴射量演算処理を
示す流れ図、第５図は本発明の第２の実施例による噴射
量演算処理を示す流れ図、第６図ないし第９図は従来技
術に係り、第６図はアルコール濃度と空燃比との関係を
示す線図、第７図は抵抗式アルコールセンサの具体的構
成を示す構成図、第８図はアルコール濃度と電極間抵抗
との関係を示す線図、第９図はアルコール濃度と出力電
圧との関係を示す線図である。 １・・・エンジン、２・・・噴射弁、７・・・燃料タン
ク、８・・・燃料ポンプ、９・・・残量計、１０・・・
燃料配管、１３・・・アルコールセンサ、１５・・・演
算装置、２０・・・報知器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アルコール混合燃料を貯える燃料タンクと、該燃料タン
   ク内の燃料を吐出する燃料ポンプと、燃料配管を介して
   該燃料ポンプから供給された燃料をエンジンに噴射する
   噴射弁とからなる燃料噴射制御装置において、前記燃料
   タンク内の残量を検出する残量検出手段と、前記燃料タ
   ンク、燃料ポンプおよび燃料配管を含む燃料供給系統内
   の所望位置に設けられ、燃料中のアルコール濃度を検出
   するアルコール濃度検出手段と、該アルコール濃度検出
   手段による検出濃度が正常な検出範囲を逸脱し、該アル
   コール濃度検出手段が故障したか否かを判定する故障判
   定手段と、該故障判定手段がアルコール濃度検出手段が
   故障したと判定した後に給油が行なわれたか否かを判定
   する給油判定手段と、該給油判定手段によって給油が行
   なわれたと判定したときには、前記残量検出手段によっ
   て検出された給油前の残量及び新たな給油量、給油され
   た油種および前記アルコール検出手段で検出された故障
   前のアルコール濃度から新燃料のアルコール濃度を演算
   するアルコール濃度演算手段と、該アルコール濃度演算
   手段によって演算された新燃料のアルコール濃度に基づ
   いて前記噴射弁による燃料噴射制御を行なわせる故障時
   噴射制御手段とから構成したことを特徴とする燃料噴射
   制御装置。